灑水後正在降溫的菱殼炭

農委會欲推生物炭入30萬公頃土壤,學者:風險難估,需建立本土科學依據

你聽過菱殼炭、稻殼炭、竹炭嗎?十餘年來,生物炭在國內農業界引發熱議,有人覺得生物炭能去化農業廢棄物,有人發現生物炭可吸附汙染,有人認為它有增產與改良土壤之效。近幾年,政府全面推動淨零排放政策,生物炭可以固碳,遂成為農委會的重點工作之一。

農研單位預估,在全台30餘萬公頃農地施放生物炭,可以創造1400萬噸CO2當量的碳匯。不過,多位學者憂心提醒,製程不當的生物炭可能產生致癌物質,一旦進入土壤或水體會有風險,且當前規範不足以控管;前林試所所長金恆鑣更大聲疾呼,生物炭政策要有本土科學研究才能進行,目前國際研究都不足,風險難料。國際土壤研究權威奈杜(Ravi Naidu)也明白表示,針對生物炭長期使用的研究還太少。

灑水後正在降溫的菱殼炭(攝影/李慧宜)

生物炭是什麼? 如何固碳?

生物炭,英文名叫做「biochar」。它到底是什麼?跟木炭一樣嗎?是活性碳嗎?為什麼可以固碳?

要了解生物炭,要先弄懂此「炭」非彼「碳」。碳指的是碳元素,而生物炭是有機物在低氧或絕氧環境下,經過高溫(400°C- 900°C)熱裂解(炭化)後的固體產物。森林大火悶燒後的焦黑殘株當中,常會發現自然生成的生物炭,而竹炭、菱殼炭等,則是國內常見的人工燒製生物炭。

植物吸收二氧化碳成為大自然的碳匯,可是死亡的植物會被微生物分解,再度釋放二氧化碳回到大氣層。燒製生物炭,即是把可能排放到空氣中的二氧化碳變成固體,其半衰期高達500年、1000年甚至更久,因此很難被分解,此即「固碳」。

臺灣大學農業化學系名譽教授陳尊賢強調,一定要在無氧狀態下燃燒,才叫做生物炭,「一般農民在田間燒,不能稱為生物炭,那叫做(草木)灰。」

雲林麻園社區以廢棄竹燒製生物炭,燃燒時間約50分鐘。(照片提供/沈榮堂)

淨零碳排 政府拿土壤當生物炭容器

目前全球有121個國家同步推動「2050淨零排放」政策,包括台灣,農委會主委陳吉仲更宣示,「農業部門可以提早在2040年達到淨零排放」。雖然國內農業的碳排只占全國總量的2.3%,不過政府仍希望在農耕領域做到固碳,預計從112年起推動生物炭四年計畫。農委會企劃處長莊老達是「氣候變遷調適及淨零排放專案辦公室」執行長,他說:「1公斤生物炭可以固定2公斤的二氧化碳,對台灣的減碳工作有很大助益。」

林業試驗所則是目前負責整合生物炭政策的政府機關,副所長吳孟玲表示,除了固碳的目標,也想藉由生物炭讓農民的作物長得更好,希望推動生物炭分級分類制度,建構生物炭產業鏈。未來會把生物炭與適當肥料進行混合,做出各種配方,讓農民可以選擇適合自家田區的生物炭產品。

農業試驗所農化組研究員陳琦玲表示,「每公頃農地可以施用40噸的生物炭,占土壤比例約2%,作物產量平均可以增產5%到15%。」她估算如果全國30餘萬公頃酸性土壤都施放生物炭,可以創造1400萬噸CO2當量的碳匯。

民間摸索,小面積少量用生物炭

其實早在政府著眼於生物炭之前,近十年來,民間已在生物炭的運用上做了許多嘗試。

最早是彰化大有社區在2011年以樹木枯枝來燒製生物炭,隨後台南官田區公所、雲林麻園社區,分別以菱角殼、廢棄老竹來燒生物炭。社區發現,這不只解決在地的農業廢棄物問題,也能改善土壤、水質,還能做成各種加工生活用品。

農委會轄下各區農業改良場,近年也針對生物炭做為農業資材的可能性,進行小規模持續性的盆栽和田間試驗,同樣獲得不同程度的增產與改善土質的結果。

屏東科技大學水土保持系教授簡士濠曾進行試驗,以小白菜、萵苣、空心菜等作物土壤,加入少量不同比例(1%、2%、4%)的生物炭與蔗渣堆肥,結果顯示植物根系變強壯。不過他強調,生物炭沒有肥力,必須搭配肥料使用,否則反而會競爭土壤養分。「台灣土壤種類多,在多樣氣候下的不同土壤中,生物炭對各種作物栽培方式的影響,還需要更多的實證研究。」

30公斤的菱角殼可以燒出3公斤的菱殼炭。(攝影/李慧宜)

學者示警:生物炭入土有毒物質風險 需做本土科學研究再行動

目前為止,政府和民間都看到了生物炭用到農地中的優點,包括可中和酸性土壤、增加土壤保水力和通氣性,也能吸附土壤養分減少流失,達到增產效果。

不過,卻有多位專家提出警語:施用生物炭到土壤中必須非常小心,若不完全燃燒,會產生有毒物質,也不宜單獨使用到土中。一旦大量施放到土壤,未來被沖刷流布到水體和環境當中,後果難以評估。

臺灣大學農化系教授許正一提醒,如果在不完全燃燒情況下,生物炭可能會產生多環芳香烴化合物(PAHs),有些PAHs是致癌物質,一旦隨著生物炭進入土壤或水體,會有風險。「因為台灣的土壤很多元,同一種土壤在不同地區性質會有差異,再加上生物炭有不同料源,每一種料源在不同溫度下的燒製,也會出現異質性,要訂定標準規範真的很不容易。」

前林試所所長金恆鑣曾任「國際長期生態研究網ILTER」主席,是土壤和生態專家,他認為台灣本土的生物炭研究太少。「生物炭放進土壤是科學問題,台灣的氣候、地形、環境跟歐美不一樣,一定要有本土的長期科學研究。」他說:「1公頃放40噸進去,5年、10年後會發生什麼問題,沒有人知道。現在做試驗不算太遲,但不能不做或做幾次就大推,這很危險。」

歐盟審慎評估,國際土壤權威:目前研究太少

生物炭很難被分解,這個優點會不會變成災難,反而成為環境中永恆的垃圾?

燒製生物炭的過程,可能會產生戴奧辛、多環芳香烴、重金屬,針對這些有毒物質,歐盟不僅制訂生物炭的安全標準,各方學界也紛紛提出疑慮,態度審慎。這是著眼於人類知識有限,不應貿然將生物炭加入珍貴的土壤中。

澳洲新堡大學(University of Newcastle)榮譽教授奈杜(Ravi Naidu)是國際上土壤研究的權威,今年4月剛當選聯合國「國際土壤污染網絡」(INSOP)的第一屆主席,他告訴《上下游》,「許多人在研究生物炭,包括我自己。問題是,到目前為止,我們不知道生物炭的影響是不是短暫的,關於是不是可以長期永續使用的研究還太少。」

「因為他們不知道最後會變成什麼樣,這種不知道也是一種『知道』」,金恆鑣也解釋,目前國際學界大多是針對短期的個案研究,長期影響的風險評估不足。他進一步提醒,「生物炭很輕,山坡地上使用的生物炭,會不會被颱風或大雨沖出來?生物炭吸附力強,如果吸附到農藥會不會也被沖進水體?這些問題需要實證才能找到答案,政府要依據不同的土壤、地形環境進行試驗。」

民間土壤管理專家陳興宗也認為,人類對生物炭的研究不夠長遠。「燒製是複雜的氧化過程,材料來源也很複雜,現在沒有人敢大聲說已經做好完整研究。」他同樣擔心,生物炭比重輕,台灣地形坡陡流急,「每次風雨後會有多少生物炭被沖入河流、大海,將是另一重要課題。」

政府單位:將建立規範,防止有毒物質入土

目前生物炭政策的主管機關尚未確定,相關規範也付之闕如,雖有效法歐盟的毒物安全標準,但尚未執行。至於不同物質該怎麼燒才安全?使用到土壤該如何管理?是否有總量管制?一切都還是空白。

對於種種疑慮,林試所副所長吳孟玲表示,針對有毒物質的部分,政府參考IBI(國際生物炭倡議組織)與EBC(歐洲生物炭認證機構)的有毒物質安全標準,已經在2019年訂出「炭品規格分級與安全規範標準」,希望推動認證制度、建立生物炭標章、強化生物炭產業鏈。

莊老達則回應,政府會注意生物炭的風險,現在正積極訂定方法學,內容包含料源的出處與性質、燒製操作的場域以及如何使用等,以此為基礎計算不同的生物炭,擁有多少固碳能力並換算出碳權。至於生物炭投入土壤的總量管制與農民使用的監督管理,要等方法學訂出來以後,才有具體做法。

生物炭入土就收不回 政策需更嚴謹

土壤界資深學者陳尊賢指出,「政府如果要推動就一定要建立規範,料源是什麼?怎麼燒?怎麼使用?要用就要好好管理」。另外,他也提醒政府一個更大的實務問題,各種不同的料源分布在各地田區,從收集、燒製到施用在土壤中,都會產生很高的運輸需求,「這樣碳足跡反而更高。」

陳尊賢建議,除了生物炭之外,政府應該多關注其他現成的減碳農法,「國際有很多增加土壤碳匯、永續土壤的管理跟耕種制度,大概可以找出十幾種提升碳匯的技術,像是草生栽培、降低翻耕、調整水田灌溉模式,這些都可以馬上做,應該趕快透過示範觀摩的方式推廣下去。」

土壤專家郭鴻裕也強調,政府不能一下子全面施用,至少要將農地區位畫出來,以保護土壤為要務,「因為一埋進去就是上千年的事。」

金恆鑣最在意的是政府沒有能力留後路。他強調,「生物炭丟進土壤後可以挖得出來嗎?可以篩得出來嗎?這是很嚴重的問題。政府要想清楚,做一件事情要留改善的餘地。農地不是農委會的,是台灣全民的,更不應該讓農民承擔最後的風險。」(文章未完,請繼續閱讀)

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